언젠가는 특수 시스템으로 입자가있는 암 환자가 단 몇 초 만에 전체 방사선 요법을 실시 할 수 있다고 새로운 연구 결과가 제시했다.
플래시 방사선 요법으로 알려진 새로운 기술을 사용하여 의사는 최소한 이론적으로는 전통적인 방사선 요법 비용의 일부와 시간에 종양을 근절 할 수있었습니다. 아직까지 초고속 기술은 인간 환자에 대한 공식적인 임상 실험에 직면하지는 않았지만 한 사람이 실험 치료를 받았지만 2019 년 10 월 연구원은 방사선 요법 및 종양학 저널에 발표했습니다. 1 월 9 일 국제 방사선 종양학, 생물학 및 물리학에 발표 된 새로운 마우스 연구는이 암 치료법의 가능성을 더욱 입증했습니다.
펜실베니아 대학 병원의 방사선 종양학 부교수 인 Keith Cengel 박사는“이것은 종양 제어율은 동일하지만 정상 조직에 미치는 영향은 현저히 적다”고 말했다.
다시 말해, 플래시 기술은 건강한 조직을 절약하면서 종양 세포를 제거하는 것으로 보입니다. 이 기술은 일반적으로 광자라고 불리는 가벼운 입자 또는 음으로 하전 된 전자의 일정한 입자 스트림으로 종양 부위에 충격을가함으로써 작동합니다. 이제 Cengel과 그의 동료들은 또 다른 입자 인 양전하를 띤 양성자를 혼합에 넣었습니다.
이번 연구에 참여하지 않은 스위스 로잔 대학 병원의 방사선 종양학 연구소 장인 마리 캐서린 보 제닌 (Marie-Catherine Vozenin)은“이것은 결코 수행 된 적이 없다는 점에서 독특하다”고 말했다. 암 세포와 싸우기 위해 양성자를 배치하는 것이 반드시 광자 나 전자를 사용하는 것보다 더 나은 전략이라고 말할 필요는 없다고 그녀는 덧붙였다. "이러한 모든 전략에는 장단점이 있습니다."
그러나 각 입자는 신체의 특정 지점에서 특정 종양 유형을 표적으로하는 데 적합 할 수 있으며, 이는 양성자가 일부 환자에게 최상의 치료 옵션을 제공 할 수 있음을 의미한다고 Cengel은 말했다.
타이밍이 핵심
"플래시"라는 이름은 단순히 기술이 대상 조직에 방사선을 전달하는 초고속 속도를 나타냅니다. Vozenin은 기존 치료법과 동일한 총량의 방사선을 가진 세포를 번식시킬 수 있지만, 몇 주에 걸쳐 몇 주에 걸쳐 용량을 투여하는 대신 전체 치료가 10 분의 1 초만 지속된다고 Vozenin은 말했다.
"우리가 100 분의 1 초로 갈 수 있다면 훨씬 더 좋습니다."라고 그녀는 덧붙였다.
속도는 모든 차이를 만듭니다. 종래의 방사선 요법에서, 환자는 수십 차례의 치료 세션을 겪을 수 있으며,이 기간 동안 건강한 조직은 종양 세포가 멸망되기 훨씬 전에 손상 될 수있다. 그러나 같은 방사선 량이 같은 속도로 빠른 속도로 전달 될 때 건강한 조직은 상처를 입지 않습니다. 왜 그런 일이 일어나는지는 여전히 수수께끼입니다.
Vozenin은 "이것은 백만 달러짜리 질문이다. 우리는 그것을 이해하려고 노력하고있다"고 말했다. 연구에 따르면, 일시적인 방사선 파열은 건강한 조직에서 산소 수준의 감소를 유발할 수 있으며, 이는 일반적으로 암 세포보다 훨씬 더 많은 산소를 포함합니다. Journal of Clinical Oncology의 2019 보고서에 따르면 종양은 산소 부족으로 인해 전통적인 방사선 요법에 부분적으로 저항하므로 플래시로 인한 일시적인 효과는 건강한 세포를 손상으로부터 강화시키고 유해한 자유 라디칼의 생성을 감소시킬 수 있습니다.
그러나이 증거는 왜 암 세포가 건강한 세포와 다르게 치료에 반응하는지 설명하지 않습니다. 보 제닌은 더 많은 메커니즘이 작용할 것이라고 말했다.
그것이 작동하는 이유에 관계없이, 플래시 방사선은 예비 연구에서 유망한 것처럼 보이지만 기술에는 한계가 있습니다. 광자는 몸 전체의 종양을 표적으로하는 데 사용될 수 있지만, 입자를 쏘는 기계는 필요한 선량률을 달성 할만큼 충분히 빠르게 발사 할 수 없습니다. 고 에너지 전자는 조직을 관통하여 심좌 종양에 도달 할 수 있지만 기술적으로 생성하기는 어렵습니다. Cengel은 저에너지 전자는 또 다른 옵션을 제공하지만 약 2 인치 (5-6cm)의 육체를 관통 할 수 있다고 말했다.
저에너지 전자는 표면 종양을 관리 할 수 있지만 Cengel과 그의 동료들은 양성자가 체내 깊숙이 위치한 암 세포를 표적으로하는 데 더 적합 할 수 있다고 이론화했다. 그들의 아이디어를 테스트하기 위해서는 작업에 적합한 도구를 만들어야했습니다.
시험하다
이 팀은 사이클로트론으로 알려진 기존 양성자 가속기를 사용하여 실험을 진행했지만 여러 가지 수정 작업을 수행했습니다. 트릭은 기계에서 양성자가 발사 될 수있는 속도를 높이는 동시에 양성자가 어디에서 어떤 양으로 착륙했는지 모니터링하는 전략을 개발하는 것이 었습니다. Cengel은이 인프라를 갖추어 사이클로트론에서 흘러 나오는 양성자의 전류를보다 잘 제어 할 수 있다고 전했다.
그런 다음 팀은 모델 마우스를 대상으로 사이클로트론을 조준했습니다. 유도 된 종양은 동물의 췌장에서 그리고 장을 따라 자랐기 때문에 연구자들은 설치류의 복강을 통해 단일 펄스의 방사선을 보냈습니다. 플래시는 100에서 200 밀리 초 사이에서 지속되었으며, 단단한 튜브에 조리되지 않은 스파게티와 같이 많은 양성자 빔을 나란히 배치하여 팀이 전체 복강을 한 번에 맞았습니다.
예상 한 바와 같이, 치료는 근처의 건강한 조직을 손상시키지 않으면 서, 암으로 인한 종양 성장 및 조직 흉터를 쇠약 화시켰다. 파리의 Institut Curie 연구원 인 Vincent Favaudon은 "이것은 광자 나 전자 대신 양자를 사용하는 대상으로 소장에서 생체 내 '플래시'효과에 대한 최초의 반박 할 수없는 증거이다." Live Science에 이메일로 말했습니다.
보 제닌 박사는 이번 연구가 성공적 이었지만 생쥐와 소량으로 연구를 진행했다고 밝혔다. 다시 말해서, 현재 형태에서, 양성자 플래시 기술은 한 번에 작은 영역의 조직 만 처리 할 수 있습니다. 그녀는이 기술이 더 큰 동물들과 궁극적으로 인간에서 시험되기 전에 크게 확장되어야한다고 말했다.
파 바돈은“주된 한계는 선량률에있다. 연구에 따르면 건강한 조직은 100 밀리 초 이상 플래시 방사선에 노출되면 손상을 입기 시작한다고 그는 말했다. "1 마이크로 초 펄스에서 선량을 전달하는 것이 항상 좋습니다. 따라서 도전 과제는 선량률을 2 ~ 5 배 이상 증가시키는 것입니다."
Cengel과 그의 동료들은 어떤 선량률이 가장 치료 적 이점을 제공하는지 결정하기 위해 노력하면서 도구와 기술을 계속 최적화 할 계획입니다. 이런 식으로 팀은 일종의 임상 시험을 수행하지만 동물을 초기 대상으로 삼았습니다. 한편 Vozenin과 동료들은 곧 자신의 플래시 기술을 테스트하기 위해 인간 환자에서 최초의 임상 시험을 시작할 것입니다. 저에너지 전자를 사용하여 피부암에서 보이는 것과 같은 표면 종양을 치료하는 것을 목표로합니다.
Vozenin 박사는“대량 및 임상 적용 분야에서 플래시 개념을 검증 할 수 있다면 모든 방사선 요법이 변경 될 것”이라고 말했다. 그녀는 향후 10 년 안에 일부 버전의 플래시 방사선이 암 환자들에게 널리 이용 될 수있을 것으로 기대한다고 말했다. 파 바돈은 표면 종양뿐만 아니라 수술을 통해 노출 된 표면을 목표로하는 치료는 2 년 내에 준비 될 수 있다고 말했다. 그는 고 에너지 전자와 양성자 빔을 이용하는 기술은 5 년에서 10 년 안에 준비 될 수 있다고 말했다.
Cengel 박사는 플래시가 날씨가 실제 인간 환자에게 가까워 졌다고 가정하면 의사는 방사선 치료를 거부 한 종양을 목표로 삼을 수 있다고 말했다.
"우리는 치료할 수없는 사람들을 치료하고 치료할 수없는 것들을 문자 그대로 치료할 수있다"고 그는 말했다. "분명히, 그 모든 것에 큰 소금 알갱이."
